Question

向FeCl₂和FeCl₃混合溶液中加入适量KOH，高速搅拌下加入油脂，过滤后干燥得到一类特殊的磁流体材料，其化学式通式为KxFeO₂(其组成可理解为aK₂O·bFeO·cFe₂O₃)。请回答下列问题：
（1）若x的平均值为1．3，则磁流体中Fe²⁺和Fe³⁺的质量之比为           。
（2）若x为1．4，请写出该磁流体在稀硫酸条件下与足量的KI溶液反应的化学方程式：                                                                                      
将该反应设计为原电池，负极电极反应为                      ，当消耗1L 1．1mol/L KI溶液时,外电路通过电子数刚好为N_A个,则该电池的化学能转化为电能的转化效率为           。
（3）为测定该磁流体中Fe²⁺的含量,取化学式为K_1．5FeO₂的样品2g溶解在稀硫酸中并稀释到100ml,取出2mL加入10ml 0．005mol/L的KMnO₄(在酸性条件下KMnO₄被Fe²⁺还原为Mn²⁺),充分反应后再加入150ml 0．001mol/L的FeSO₄,溶液紫红色恰好完全褪色,则原样品中Fe²⁺的质量分数为           。溶解样品若选择稀硝酸测定结果           (填偏高,偏低,无影响)

Answer 1

（1）3:7 ；
（2）10K_1．4FeO₂+6KI+20H₂SO₄=10FeSO₄+3I₂+ 10K₂SO₄+20H₂O ；2I^—－2e-= I₂  ； 90．9%；
（3）14%   偏低

试题分析：（1）当= 1．3时，即KxFeO₂为K_1．3FeO₂，其最简整数比的化学式为K₁₃Fe₁₀O₂₀即K₂O·3FeO·Fe₂O₃，则n(Fe²⁺): n(Fe³⁺)=3:7,故m(Fe²⁺): m(Fe³⁺)=3:7。
（2）当= 1．4时，即K_1．4FeO₂，当其在稀硫酸条件下与足量的KI溶液反应时，其反应实质是Fe³⁺和I^-在酸性条件下发生氧化还原反应生成Fe²⁺和I₂，K_1．4FeO₂的化学组成可看作7K₂O·4FeO·3Fe₂O₃，故其化学反应方程式为：10K_1．4FeO₂+6KI+20H₂SO₄=10FeSO₄+3I₂+ 10K₂SO₄+20H₂O；将该反应设计为原电池，则负极失电子发生氧化反应，故其电极反应式为：2I^—－2e-= I₂；由氧化还原反应可知，理论上每消耗1mol KI转移1mol电子即1N_A个，而实际上消耗了1L 1．1mol/L KI溶液即消耗n(KI)= 1L×1．1mol/L=1．1mol，故该电池的化学能转化为电能的转化效率为1÷1．1×100%=90．9%。
（3）根据氧化还原反应得失电子守恒知，KMnO₄～5Fe²⁺（KMnO₄→Mn²⁺得到5e-，Fe²⁺→Fe³⁺失去e-），依题意得与磁流体反应的n(KMnO₄) = 10×10^-3L×0．005mol/L－×150×10^-3L×0．001mol/L=0．02×10^-3 mol，则取样(×2g K_1．5FeO₂)中与KMnO₄反应的n(Fe²⁺)=5×0．02×10^-3 mol=0．1×10^-3 mol，即m(Fe²⁺)=56g/mol×0．1×10^-3 mol=5．6×10^-3 g，故原样品中Fe²⁺的质量分数为5．6×10^-3 g÷0．04g×100%=14%；若溶解样品时选择稀硝酸(具强氧化性)则会导致部分Fe²⁺被氧化成Fe³⁺，致使最终测得的Fe²⁺的质量分数偏低。